Onderzoekers hebben geluidstrillingen gebruikt om metaallegeringskorrels tijdens 3D-printen in strakkere formatie te schudden.
Een studie die zojuist is gepubliceerd inNatuurcommunicatietoont aan dat hoogfrequente geluidsgolven een aanzienlijke impact kunnen hebben op de binnenste microstructuur van 3D-geprinte legeringen, waardoor ze consistenter en sterker zijn dan die welke conventioneel worden afgedrukt.
Hoofdauteur en promovendus van de RMIT University's School of Engineering, Carmelo Todaro, zei dat de veelbelovende resultaten nieuwe vormen van additieve productie kunnen inspireren.
"Als je kijkt naar de microscopische structuur van 3D-geprinte legeringen, bestaan ze vaak uit grote en langwerpige kristallen", legt Todaro uit.
"Dit kan ze minder acceptabel maken voor technische toepassingen vanwege hun lagere mechanische prestaties en verhoogde neiging tot barsten tijdens het afdrukken."
"Maar de microscopische structuur van de legeringen waarop we echografie toepasten tijdens het afdrukken zag er duidelijk anders uit: de legeringkristallen waren zeer fijn en volledig equiaxed, wat betekent dat ze zich in alle richtingen in het hele geprinte metalen deel hadden gevormd."
Testen toonden aan dat deze onderdelen een verbetering van 12% hadden in treksterkte en vloeispanning in vergelijking met die gemaakt door conventionele additieve productie.
Het team demonstreerde hun ultrasone benadering met behulp van twee belangrijke legeringen van commerciële kwaliteit: een titaniumlegering die vaak wordt gebruikt voor vliegtuigonderdelen en biomechanische implantaten, bekend als Ti-6Al-4V, en een op nikkel gebaseerde superlegering die vaak wordt gebruikt in de maritieme en aardolie-industrie genaamd Inconel 625.
Door de ultrasone generator eenvoudig in en uit te schakelen tijdens het printen, liet het team ook zien hoe specifieke delen van een 3D-geprint object kunnen worden gemaakt met verschillende microscopische structuren en composities, handig voor wat bekend staat als functionele sortering.
Studieco-auteur en projectbegeleider, RMIT's Distinguished Professor Ma Qian, zei dat hij hoopte dat hun veelbelovende resultaten interesse zouden wekken in speciaal ontworpen echografieapparaten voor metaal 3D-printen.
"Hoewel we een titaniumlegering en een op nikkel gebaseerde superlegering hebben gebruikt, verwachten we dat de methode toepasbaar kan zijn op andere commerciële metalen, zoals roestvrij staal, aluminiumlegeringen en kobaltlegeringen," zei Qian.
"We verwachten dat deze techniek kan worden opgeschaald om 3D-printen van de meest industrieel relevante metaallegeringen mogelijk te maken voor hoogwaardige structurele onderdelen of structureel gesorteerde legeringen."
